Фотоэлектрический способ измерения линейных и угловых перемещений и устройство для его осуществления
О Il И С A Н И Е ()744225
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.08.74 (21) 2051011/18-28 с присоединением заявки № 2053760/18-28 (23) Приоритет— (51) M. Кл.
G 0l В 19/00
Геаударстееиимй комитет
СССР
Опубликовано 30.06.80. Бюллетень №24
Дата опубликования описания 05.07.80 (53) УДК 53! .749 (088.8) по делам иэобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения
А. А. Гаврилкин и Г. С. Батуро (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ
И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
РЕАЛИЗАЦИИ
Изобретение относится к измерительной технике автоматического контроля и регулирования и может быть применено для измерения больших линейных и угловых перемещений с применением растровых сопряжений.
Известен фотоэлектрический способ измерения линейных угловых перемещений, основанный на том, что на объекте в направлении измерения устанавливают растровое сопряжение и е помощью фотоэлектрической считывающей системы определяют величину перемещения объекта (1) .
Известно .устройство, реализующее данный способ и содержащее растровое сопряжение, фотоэлектрическую считывающую систему, блок управления и счетный блок (2).
Недостаток такого способа и устройства заключается в небольшом диапазоне измерения, ограниченном длиной растрового сопряжения.
Наиболее близким к предложенному способу является способ измерения линейных и угловых перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте по оси измерения устанавливают ряд растровых элементов, сопрягают с ними по меньшей мере две фотоэлектрические считывающие системы, по показаниям которых судят о величине перемещения. При переходе отсчета перемещения с одной системы на другую фиксируют разностью фаз их электрических сигналов и осуществляют коррекцию погрешности измерения. Коррекцию осуществляют путем пространственного фазирования периодов растровых элементов.
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для измерения
10 линейных и угловых перемещений, содержащее установленные по оси измерения растровые элементы, устаналиваемые на измеряемом объекте, сопряженные с ними две фотоэлектрические считывающие системы, блок
15 управления и счетный блок (3) .
Недостатком этого способа и устройства является низкая точность, обусловленная пространственным фазированием периодов растровых элементов.
Целью изобретения является повышение
2о точности измерения.
Поставленная цель в способе достигается тем, что коррекцию погрешности измерения, возникающей при переходе отсчета перемещения с одного растрового сопряжения
744225 на другое, осуществляют путем фазирования выходных сигналов фотоэлектрических считывающих систем.
Поставленная цель в устройстве достигается тем, что блок управления выполнен в виде подключенных к фотоэлектрическим считываю>цим системам двух фазовых интерполяторов, каждый из которых содержит блок модуляционного преооразования и фазовый детектор. блока распределения, двух датчиков положения растровых элементов относительно считывающих систем, подкл>оченных к входам блока распределения и фазового корректора, одна пара входов фазового корректора подключена к выходам блоков преобразования фазовых интерполяторов, а вторая — с выходом датчиков положения растровых элементов отно ительно считывающих систем, од>J
На фиг. 1 представлена блок-схема фотоэлектрического преобразователя перемещения; на фиг. 2 блок-схема преобразова25 ния с одним из вариантов выполнения фазового корректора.
Фотоэлектрическое устройство для измерения линейных и угловых перемегцений состоит из ряда последовательно установленных на перемещаемом объекте измери- зв тельных растров 1, 2, 3, двух фотоэлектрических считывающих систем, содержащих индикаторные растры 4 и 5, опг ические системы 6 и 7 локализации комбинационных муаровых полос в плоскости анализиру>оших щелевых диафрагм 8 и 9, б >яки 10 и 11 фотоприемников, датчики !2 и 13 >ioложения измерительных растровых элементов относительно считыва>ощих систем, блоки 14, 15 модуляционного преобразования, фазовые детекторы 16 и 17. блок 18 распределения, фазовый корректор 19, и счетный блок 20, состоящий из фазового дискриминатора 21. двух реверсивных счетчиков 22, 23, двух дискретных фазосдвигающих блоков 24 и 25 и блока управления корректора 26.
>>5
Устройство работает следущим образом.
При перемещении измерительных растров
1, 2, 3, образующих единую измерительную меру, с выхода фотоэлектрических считывающих систем следуют квадратурные сигналы.
Преобразователи 14 и 15 прообразу>от эти сигналы в фазомодулированные сигналы несущей частоты.
Фазовые детекторы 16 и 17 определяют величину фазового рассогласования сигналов преобразователей 14 и 5 относительно опорных сигналов, вырабатываемых фазосдвигающими блоками 24 и 25 фазового корректора 19. При нахождении индикаторных растров 4 и 5 над измерительным растром 1 отсчет перемещения идет со считывающей системы 6 с помощью блока 18 распределения по сигналам датчиков 12 и 13. По мере выхода растра 1 из ноля указанной системы счет далее продолжается по сигналам считывающей системы 7 от растрового сопряжения 2 — 7 с помощью преобразователя 15 и фазового детектора 17.
Для корре>(ции погрешности измерения фазовый корректор 9 (фиг. 2) реализует операцию фазирования электрических сигналов с выхода преобразователей 14 и 15 счить>вакхщих систем при нахождении индикаторных растров 4 и 5 соответственно над измерительными растрами 1 и 2. Фазирование выполняется путем фазового сдвига сигналов преобразователей 14 и 15 относительно опорных сигналов с помощью дискретных фазосдвигающих блоков 24 и 25 фазового корректора 19.
Для реализации операции фазирования сигналов фазовый корректор 19 должен определять разность фаз сигналов, преобразовать эту разность фаз в цифровой код, запоминать его, а также выполнять обратные операции преобразования кода в фазовый сдвиг сигналов. Указанные операции в фазовом корректоре 19 выполняют фазовый дискриминатор 21, блок управления корректора 26, реверсивные счетчики 22 и 23, в которых хранится величина преобразованного з код фазового сдвига между сигналами блоков 14 и 15, фазосдвигающие блоки 24 и 25. При реверсивном >вижении фазированис и отсчег перемещения выполняется в обратной последовател ьности.
Форлила иэобр>. тени.ч
1. Фотоэлектрический способ измерения линейных и угловых перемещений, заключающийся в том, что на контролируемом объекте по оси измерения устанавливают ряд растровых элементов, сопрягают с ними, по меньшей мере, две фотоэлектрические считывающие системы, по выходным сигналам которых судят об измеряемом перемещении и при переходе от счета перемещения с одной системы на другую фиксируют разность фаз их электрических сигналов и осуществляют коррекцию погрешности измерения, отличаюи!ийсл тем, что, с целью повышения точности измерения, коррекцию погрешности и измерения осуществляют путем фазирования выходных сигналов фотоэлектрических считывающих систем.
2. Фотоэлектрическое устройство для измерения линейных угловых перемещений, содержащее последовательно расположенные по элементы, устанавливаемые на измеряемом объекте, и сопряженные с ними, по меньшей мере, две фотоэлектрические считывающие системы. блок управления и счетный блок, отличаюи>ееся тем, что, с целью повышения точности
74422
5 измерения, блок управления выполнен в виде подключенных к фотоэлектрическим считывающим системам двух фазовых интерполяторов, каждый из которых содержит блок модуляционного преобразования и фазовый детектор, блока распределения, двух датчиков положения растровых элементов относительно считывающих систем, подкгноченных к входам блока распределения и фазового корректора, одна пара входов фазового корректора подключена к выходам блоков преобразования фазовых интерполяторов, а вторая — к выходам датчиков положения растровых элементов относительно считывающих систем, одна пара выходов фазового корректора подключена к входам блоков преобразования фазовых интерполяторов, а вторая — к выходам фазовых детекторов интерполяторов, выходы которых через блок распределения подключены к счетному блоку.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что фазовый корректор выполнен в виде фазового дискриминатора, двух реверсивных счетчиков, двух дискретных фазосдвигающих блоков и блока управления коро ь ректора, входы фазового дискриминатора подключены к выходам блоков преобразования фазовых интерполято ров, поразрядные выходы реверсивных счетчиков подключены и поразрядным входам дискретных фазосдвигающих блоков, выходы которых совместно с выходами фазового дискриминатора и выходами датчиков положения растровых элементов относительно считывающих систем подключены на входы блока управления корректора, выходы которого соединены со счетными входами реверсивных счетчиков, одна пара выходов дискретных фазосдвигающих блоков подключена к входам блоков модуляционного преобразования, а вторая — к входа м фазовых детекторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Мироненко К. В. Фотоэлектрические измерительные системы. М., «Энергия», 1967, с. 212 — 229.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2025527, кл. G 01 B 19/00, 1974
3. Воронцов Л. Н. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. М., «Машиностроение», 1965, с. 134 (прототип).
744225
Редактор И. Нестерова
Заказ 378!/8
Составитель И. Сапожкова
Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая
Тираж 80) Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Pаушская наб., д. 4/5
Филиал ПЛП аПатент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4
